Centro de Procesos Industriales (CPI)

Proyectos

 

UTILIZACIÓN DE LA SIMULACIÓN DE PROCESOS CON HERRAMIENTAS DE SOFTWARE PARA LA PREDICCIÓN DE LA PRUCCIÓN

Se diseña una metodología de enseñanza aprendizaje con el objetivo de aportar a los estudiantes de Ingeniería Industrial un agregado a la experiencia laboral que exigen en el mercado industrial para la mejora continua de procesos. La metodología utiliza herramientas de software para la predicción de la producción en un proceso manual por medio de simulación. Esto permite a los futuros profesionales aumentar las herramientas que se necesitan para el análisis de procesos industriales.
La herramienta de software utilizada donada por ASHA USAID permite la simulación mediante modelos estadísticos de tiempos de producción de procesos manuales. Esta simulación permite pronosticar tiempos de producción sin incurrir en más costos que los del software y el tiempo de simulación e interpretación de resultados.
Se predijo con exactitud en las tendencias de datos los resultados de tiempos estándar mediante el modelo planteado en la simulación.
Simulación física del modelo de producción

Simulación física del modelo de producción

Simulación digital del modelo de producción mediante SIMCAD process simulator

Simulación digital del modelo de producción mediante ARENA process simulator

Grupo control y predicción para la metodología de enseñanza aprendizaje

El proyecto fue promovido mediante la publicación de un paper en el journal científico indexado de Latin American Consortium of Engineering Institutions (LACCEI). La fecha de publicación será agosto de 2015.

 

CUBESAT FASE 2

Ninguna (recién se ingresó una solicitud de financiamiento a SENACYT). Resumen de Logros del Proyecto: Durante el primer ciclo 2015, se inició el desarrollo del módulo de la carga útil del CubeSat, analizando diferentes tipos de cámaras que pudieran utilizarse para el monitoreo de clorofila del Lago de Atitlán.
También se realizó la manufactura de la estructura del CubeSat, y se construyó el primer prototipo, para visualizar la integración de los diferentes módulos del CubeSat.
Se preparó una propuesta para solicitud de financiamiento para la construcción de un prototipo la cual recientemente se presentó a la Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología, SENACYT.

 

SHELL ECOMARATHON 2016

La Shell Eco-marathon es una competencia internacional anual, organizada por la compañía Shell. Esta consiste en diseñar y construir un vehículo ultra eficiente para competir en un evento de recorrido. Cada año, se llevan a cabo tres competencias regionales: Europa, Asia y Américas. El ganador de cada una es el vehículo que utilice la menor cantidad de combustible para un recorrido determinado. Dentro de cada competencia regional hay dos categorías de vehículos: urbano y prototipo. Cada categoría a su vez tiene cinco divisiones que son: combustión interna etanol, combustión interna biodiesel, combustión interna gasolina, movilidad eléctrica hidrógeno y movilidad eléctrica solar.

SEM 2016

El Departamento de Ingeniería Química lidera el proyecto junto con los departamentos de Ing. Mecánica, Electrónica, Mecatrónica y Administración. El equipo Taq Balam, está conformado por estudiantes de las diferentes áreas incluyendo a Ingeniería de la Administración.
Actualmente hemos participado en cuatro competencias de la Shell Eco-marathon (2013, 2014 y 2015) y se han logrado avances significativos con el vehículo. El primer año se obtuvo el premio “Perseverance Award” debido al gran esfuerzo del equipo por estar en la competencia a pesar de todas las dificultades presentadas ese año.

 

PASANTÍA DE INVESTIGACIÓN EN CORNELL UNIVERSITY A TRAVÉS DE BECA CORNELL LASP

El estudiante Oscar Fernando Castañeda Fernández llevó el curso IE3024: Introducción al Diseño de Sistemas VLSI (Very Large Scale Integration) impartido por el M.Sc. Carlos Esquit. El desempeño de Oscar fue muy bueno, por lo que se aplicó a una beca para pasantía de investigación en Cornell University, la cual se obtuvo. Oscar aplicó sus conocimientos en el área de nanoelectrónica (VLSI) durante la pasantía de investigación, potenciando así lo trabajado y formado dentro del programa de Ingeniería Electrónica UVG.

La investigación en Cornell University consistió en el diseño e implementación de detectores de datos para sistemas inalámbricos que utilizan tecnologías MU-MIMO y SIMO, las cuales se caracterizan por utilizar varias antenas en la estación base para transmitir y recibir información. Se cree que estas tecnologías jugarán un rol clave en las redes celulares de quinta generación (5G). Los detectores utilizan nuevos algoritmos con el objetivo de aumentar el número de usuarios y la velocidad de enlace ofrecidas por dichas tecnologías. Dentro de los resultados más importantes tenemos la primera implementación de un circuito detector que utiliza una técnica matemática conocida como relajación semidefinida.

 

UTILIZACIÓN DE LA SIMULACIÓN DE PROCESOS CON HERRAMIENTAS DE SOFTWARE PARA LA PREDICCIÓN DE LA PRODUCCIÓN

Se está trabajando en una metodología de casos para agilizar el proceso de enseñanza-aprendizaje con herramientas de software, en este caso SIMIO. La primera fase del proyecto fue promovida mediante la publicación de un paper en el journal científico indexado de Latin American Consortium of Engineering Institutions (LACCEI). La fecha de publicación fue agosto de 2015. Para la nueva fase con el software SIMIO se espera participar en dos eventos para promover la metodología en un concurso de la IISE y en un concurso organizado por los mismos promotores de SIMIO.

 

INVESTIGACIÓN DE LA EMISIÓN DE GASES DE UNA FLOTILLA DE VEHÍCULOS, USANDO UNA MEZCLA DE ETANOL+GASOLINA

Donador: FUNDACIÓN SOLAR Y ORGANIZACIÓN DE ESTADOS AMERICANOS OEA.
Apoyo de: EEGSA, ACR, MINISTERIO DE ENERGÍA Y  MINAS Y MINISTERIO DE FINANZAS PÚBLICAS

El proyecto tiene como objetivo principal, establecer los cambios en la calidad del aire en el ambiente por la presencia de gases provenientes de la combustión de mezclas de etanol-gasolina en varias proporciones. Hará la evaluación de un parque de vehículos por medio de un analizador de gases que mide los niveles de contaminación del aire en los gases de combustión (O2 ,CO, CO2 , temp). Esta evaluación de emisión de gases se realizará con diferentes mezclas de etanol y gasolina. Por último, se realizará la medición del impacto que los gases que se producen en la combustión, pueda tener en la atmósfera de la ciudad de Guatemala

 

RECOLECCIÓN DE ACEITE USADA PARA PRODUCIR BIODIÉSEL, DISMINUYENDO LA CONTAMINACIÓN DEL AGUA SUBTERRÁNEA Y LIMPIANDO EL AIRE DE LA CIUDAD

Donador: FUNDACIÓN SOLAR Y ORGANIZACIÓN DE ESTADOS AMERICANOS OEA
Apoyo de: MUNICIPALIDAD DE GUATEMALA

Contribuir a eliminar la contaminación del agua subterránea por aceite usado de cocina en la Ciudad de Guatemala, evitando que lo desechen en los desagües. Transformar el aceite en biodiésel para mezcla con diésel y así, reducir las emisiones de GEI del parque vehicular. Crear conciencia en los ciudadanos de la oportunidad de transformar un desecho en combustible y reducir el daño que provoca al medio ambiente, estableciendo estrategias para su aprovechamiento

 

GIST TECH-I

El concurso GIST Technology-Idea (Tech-I) es un concurso anual para emprendedores de ciencia y tecnología de todo el mundo. Los innovadores aspirantes presentan una solicitud en línea y el público votante mundial y los expertos eligen treinta finalistas por un viaje con todos los gastos pagos a Global Entrepreneurship Summit (GES, Cumbre Global de Emprendedores) en el África subsahariana. Los ganadores de GIST Tech-I, seleccionados por expertos de GES, recibirán mini-becas y una tutoría y capacitación intensivos uno-a-uno.

La generación de energía a partir de la orina humana, una fuente gratuita, beneficiará a las comunidades con acceso restringido a cualquier forma de la misma. Nuestro proyecto busca introducir esta unidad en la sociedad mediante el acoplamiento de la energía procedente de la orina a una bomba de agua. El primer hito es crear una unidad funcional e instalarlo en la comunidad Panimaché Quinto en Sololá y facilitar el acceso al agua a las 44 familias que residen allí


 

SHELL ECO-MARATHON 2015

La Shell Eco-marathon es una competencia internacional anual, organizada por la compañía Shell. Esta consiste en diseñar y construir un vehículo ultra eficiente para competir en un evento de recorrido. Cada año, se llevan a cabo tres competencias regionales: Europa, Asia y Américas. El ganador de cada una es el vehículo que utilice la menor cantidad de combustible para un recorrido determinado.  Dentro de cada competencia regional hay dos categorías de vehículos: urbano y prototipo.  Cada categoría a su vez tiene cinco divisiones que son: combustión interna etanol, combustión interna biodiesel, combustión interna gasolina, movilidad eléctrica hidrógeno y movilidad eléctrica solar.

 

El Departamento de Ingeniería Química lidera el proyecto junto con los departamentos de Ing. Mecánica y Electrónica. El equipo Taq Balam, está conformado por estudiantes de las diferentes áreas incluyendo a Ing. de la Administración.

Actualmente hemos participado en tres competencias de la Shell Eco-marathon (2013, 2014 y 2015) y se han logrado avances significativos con el vehículo. El primer año se obtuvo el premio “Perseverance Award” debido al gran esfuerzo del equipo por estar en la competencia a pesar de todas las dificultades presentadas ese año.

Equipo Taq Balam 2013

 

En el 2014, el equipo logró superar la fase de inspección con gran esfuerzo y salir a las calles de Houston. Sin embargo el vehículo no logró terminar el circuito debido a fallos mecánicos.

Equipo Taq Balam 2014

 

Este año se realizaron mejoras significativas al vehículo, sin embargo, no se logro correr debido a serios daños en el freno trasero provocados durante el transporte y la competencia debido a la desalineación de la llanta trasera. Está desalineación se debe a una prueba de frenado realizada en el 2014 que provoco una deformación del chasis. A pesar de que se reparó, el material, por ser aluminio, no soporto el transporte resultando nuevamente en una des alineación.

Equipo Taq Balam 2015

 

Para este año se planea hacer las reparaciones correspondientes para poder correr en futuras competencias.

 

 

PICOSATÉLITE CANSAT

Equipo de la UVG participa en competencia internacional de simulación de misión espacial.

Estudiantes de la Facultad de Ingeniería de la Universidad del Valle de Guatemala participaron en la décima edición del “Annual CanSat Competition ”, organizada por la Sociedad Americana de Astronáutica (AAS) y el Instituto Americano de Astronáutica y Aeronáutica (AIAA). Esta competencia, realizada anualmente, en los Estados Unidos y organizada con el apoyo de NASA y el Naval Research Laboratory, reproduce una misión espacial, en la cual se diseña y construye un sistema que simula un satélite del tamaño de una lata de refresco (de ahí el nombre de “CanSat”). Uno de los objetivos de esta simulación es transportar y proteger una carga útil (un huevo) desde su lanzamiento en un cohete a 700 metros de altura, hasta su descenso y aterrizaje. Adicionalmente, debe descender a velocidad controlada y transmitir información a la base de lanzamiento. Este año también se requería que el CanSat obtuviera energía del medio ambiente. De más de 60 equipos inscritos, solamente 39 llegaron a la fase final – realizada del 13 al 15 de junio – para lanzar su CanSat en Burkett, Texas.

El equipo guatemalteco Ek’UVG realizó una muy buena participación, donde inclusive en ciertas etapas de la competencia, llegó a posicionarse en el 1er lugar. Luego de los lanzamientos y evaluaciones finales el equipo alcanzó la posición 12, frente a equipos de otros países como India, Estados Unidos, México, Irán, Turquía, Canadá e Italia. Integrantes del equipo:

Ingeniería Mecánica

  • María Fernanda Andreu
  • Derick Barrera
  • Josué Rodríguez

 

Ingeniería Mecatrónica

  • José Antonio Bagur
  • Juan Fernando Medrano
  • Christopher Luttman

 

Ingeniería Ciencias de la Computación

  • Ana Silvia Gonzáles
  • Industrial
  • Lucrecia Donis

 

Esta es la segunda ocasión en que un equipo guatemalteco de la Universidad del Valle de Guatemala participó en esta competencia gracias al apoyo de Grupo Educativo del Valle, Fundación Juan Bautista Gutiérrez, APINTAR, ASOPARAC Guatemala, AT ARATOURS, EX-KLAR TECHNOLOGIES, ALIMTEK, PERENCO, MELECSA y FC Ingenieros & Arquitectos. La representación que realizaron estos jóvenes estudiantes ha dejado una muy buena impresión de Guatemala frente a los organizadores y ante los equipos de otros países. La llama competitiva ya está encendida dentro de las nuevas generaciones de estudiantes de ingeniería para que en el año 2015, la Universidad del Valle de Guatemala continúe con su buena participación.

 

 

CUBESAT

Diseño y construcción de un prototipo CubeSat Bus - Fase I

Un CubeSat, es un satélite con dimensiones de 10 x 10 x 10 centímetros, que puede colocarse en órbita para aplicaciones de diferentes tipos. Con el fin de desarrollar y construir el primer CubeSat en Guatemala, en enero 2014 se integró un equipo de 4 estudiantes de Ingeniería Mecatrónica de Universidad del Valle de Guatemala, con  la dirección del Ingeniero Luis Zea (Ingeniero Mecánico egresado de UVG en el año 2005, Master en Ingeniería Aeroespacial de Universidad de Florida en 2008, y estudiante de doctorado en Bioastronáutica de Universidad de Boulder en Colorado) y supervisión del Ing. Víctor Hugo Ayerdi (Director de Ingeniería Mecánica de UVG).

Al mismo tiempo, se realiza un estudio de factibilidad para determinar la viabilidad del proyecto y las potenciales aplicaciones del mismo en nuestro medio.

Equipo CubeSat UVG:

  • Lucrecia Donis, Ingeniería Industrial
  • Emilio Miranda, Ingeniería Mecatrónica
  • José Flores, Ingeniería Mecatrónica
  • Juan Molina, Ingeniería Mecatrónica
  • José Coronado, Ingeniería Mecatrónica
  • Luis Zea, Bioastronautics PhD Candidate
  • Víctor Ayerdi, Director Ingeniería Mecánica UVG

 

 

 

USDA

El objetivo del componente bajo mi cargo fue desarrollar una tecnología para la producción de biodiésel a partir de: Jatropha curcas, Aceite de palma, Semilla de hule, Aceites y grasas provenientes de frituras y Microalgas.

Durante más de dos años se monitoreó la emisión de gases de un vehículo experimental movido a partir de mezclas de petróleo y biodiésel en un rango de B5 a B100. Se generó un mapa de Guatemala en donde mostraba por medio de  ilustración las tierras aptas para la producción de biocombustibles, tomando en cuenta la seguridad alimentaria y el recurso bosque.

La difusión de resultados se realizó en un estimado de 15 eventos incluyendo participación en conferencias, talleres, foros  y cursos impartidos tanto a nivel local como internacional (Asociación de productores de sorgo dulce en USA, Orlando, Florida;  Panamá).

 

 

MAPFRE

El proyecto denominado “Evaluación de la contaminación del aire por combustión de biodiesel” tenía como objetivo principal, establecer los cambios en la calidad del aire ambiente debidos a la presencia de gases provenientes de la combustión de mezclas de biodiesel-aceite diésel en varias proporciones.

El objeto de este proyecto fue estudiar la contaminación del aire por la combustión de biodiesel producido a partir de aceites vegetales extraídos de jatropha curcas (piñón), palma africana, macadamia y aceites reciclados en la operación de un motor diésel estacionario. Los parámetros y contaminantes determinados en las evaluaciones de las diferentes mezclas fueron %CO2, CO, NO, NO2, SOx teniendo como referencia el % O2 remanente en los gases.

El alcance de este estudio fue la evaluación de las emisiones de la combustión de diferentes mezclas de biodiesel con diésel de petróleo en un motor estacionario, de uso industrial y en una caldera diseñada para el uso de diésel. Los resultados obtenidos permitieron medir el impacto que los gases producidos en estas combustiones podrían tener en la atmósfera de la ciudad de Guatemala.

Actualmente se está tratando de introducir en el país el uso de biocombustibles líquidos como al alcohol etílico (etanol) y el biodiesel proveniente de la transesterificación de aceites vegetales, con el objeto de disminuir la importación de combustibles derivados del petróleo y que tienen su principal uso en el transporte de bienes y personas (autobuses, camiones, furgones) así como a nivel industrial, para calderas de producción de vapor.

 

 

CNEE

CNEE (Comisión Nacional de Energía Eléctrica)

La CNEE suscribió un convenio de cooperación técnica con el BID, dentro del cual se incluye el desarrollo de proyectos piloto que sirvan para promocionar la eficiencia energética en Guatemala. Concretamente se propuso que la Universidad del Valle, campus central,  se beneficiaria de un proyecto piloto de generación con energía fotovoltaica, lo cual además de incidir en ahorros por consumo de energía, se utilizara como proyecto educativo en el área que corresponda.
El resultado del proyecto es la instalación de 28 paneles fotovoltaicos de 245 Wp, colocados en el techo del edificio F y conectados a la subestación.

Proyectos trabajados con la Secretaría Nacional de Ciencia y Tecnología SENACYT

 

 

FODECYT 041-2011

“Diseño, Construcción y Evaluación  de un Sistema de Tratamiento Natural de Agua Residual  a Escala Laboratorio”

Anualmente en Guatemala, se producen 1.5 millones de metros cúbicos de agua residual provenientes de uso doméstico, industrial y agrícola (2008); y solamente 5% son tratadas. De 87 plantas de tratamiento de agua residual en el país, son muy pocas las que funcionan adecuadamente, debido a los altos costos de operación y mantenimiento.

En la mayoría de los casos de tratamiento de agua residual, se utilizan sistemas convencionales, los cuales representan altos costos de energía y mantenimiento por el equipo que utilizan, necesitan personal altamente capacitado y producen grandes cantidades de lodo biológicos. Al contrario los sistemas naturales no requieren de personal altamente capacitado, consumo elevado de energía eléctrica, ni produce grandes cantidades de lodos biológicos. Adicionalmente, estos sistemas han mostrado ser eficientes en la remoción de contaminantes del agua residual. Sin embargo, en Guatemala no se cuenta con datos publicados de remoción de contaminantes con estas tecnologías.

En este proyecto se instaló un tren de tratamiento utilizando sistemas naturales, biofiltro con material filtrante orgánico y humedal subterráneo con plantas emergentes, para medir la eficiencia de remoción de contaminantes de estas tecnologías en agua residual de las instalaciones de los colegios profesionales ubicados en la zona 15 de la ciudad de Guatemala.

El tratamiento primario de este sistema fue la remoción de sólidos suspendidos a través de una fosa séptica construida con tres cubetas. El tratamiento secundario se realiza por medio del biofiltro con material filtrante orgánico (trozos de ficus) seguido de un humedal de flujo horizontal subterráneo con plantas emergentes (colas de caballo y cartuchos blancos). No se utilizó tratamiento terciario ya que el agua se descartó como riego en plantas adyacentes al sistema.
Este sistema se operó durante 5 meses, durante los cuales se realizaron análisis de remoción de contaminantes en diferentes puntos para evaluar cada tecnología. Los resultados obtenidos fueron: remoción del 96% en sólidos suspendidos totales (SST), 84% en demanda bioquímica de oxígeno (DBO), 98% en nitrógeno en forma de nitratos (NO3-), 64% en fósforo en forma de fosfatos (PO4-), 2% en pH y 34% en conductividad (COND).

Estos resultados demuestran la eficiencia adecuada de estos sistemas naturales para el tratamiento de agua residual domiciliar. Por tal razón se recomienda utilizar estas tecnologías en mayor escala.

 

 

FODECYT 039-2012

“Determinación y Evaluación de la Producción  de Biodiesel a partir de Desechos  de Extracción  de la Bebida de Café”

La demanda actual de combustibles derivados del petróleo continúa en ascenso y en Guatemala, a causa de que todo el combustible consumido es importado del exterior, se sigue afectando la balanza de pagos del país exportando dólares hacia el extranjero para satisfacer la demanda de combustibles principalmente para el transporte y la industria.

Lo anterior ha llevado a la búsqueda de nuevas fuentes de energía, principalmente de energía renovable. En este sentido, la producción de biodiesel a partir de diferentes aceites vegetales vírgenes, aceites y grasas reciclados, sub-productos del procesamiento de carnes en mataderos, se ha intensificado ya que existe una gran demanda de biodiesel pero poca oferta a causa del problema de la baja disponibilidad de materia prima.

En este sentido, se ha venido investigando diferentes fuentes de materia prima para producción de biodiesel y una de ellas es el aceite de café recuperado del proceso de extracción de la bebida con agua caliente o vapor el cual se encuentra en el denominado poso o “shinga” que en algunos casos se usa para compost o se desecha directamente a la basura.  Los doctores Narasimharao Kondamudi, Susanta Mohapatra y Manoranjan Misra de la Universidad de Nevada han determinado que se obtiene 1 litro de biodiesel a partir de 5 a 7 kilogramos de desechos sólidos de café.

El trabajo de investigación proporcionará no solamente una nueva fuente de materia prima para la producción de biodiesel sino que ayudará a solucionar –en parte- el problema del tratamiento de los desechos sólidos de la extracción de la bebida de café utilizando agua caliente o vapor.

Este material normalmente se desecha a la basura en todos los hogares así como en las tiendas especializadas de bebidas de café que se han puesto muy de moda en Guatemala.  Por constituir un producto orgánico ya estabilizado, en algunos países lo utilizan como abono para el mismo suelo pero, uno de los principales problemas es la recolección del mismo ya que se encuentran pequeñas cantidades dispersas.

 

 

FODECYT 021-2012

Determinación y Evaluación del Sistema Estructural Alternativo Vigas de Madera Laminada Reforzadas Como Sustituto de Vigas Convencionales de Acero o Concreto”

Proyecto teórico-práctico enfocado al comportamiento de vigas en madera laminada a través de elementos estructurales de refuerzo como son fibras  de carbono, fibras naturales como bambú y madera semidura, entre otros.

Utilizando como base  la norma ASTM D 2555-98 se determinará el módulo de elasticidad (MOE) y el Módulo de ruptura (MR). Se determinó las propiedades de flexión estática, comprensión paralela a la fibra, comprensión perpendicular a la fibra y esfuerzo de corte conforme la norma ASTM D 143-94. Ambas normas muestran los requerimientos mínimos y medidas estándar de probetas de laboratorio.

En relación a los parámetros geométricos se determinó el número y espesor de las láminas así como el espesor del material de refuerzo determinando un mismo peralte y ancho, tanto para las vigas testigo como para las vigas de prueba.

Se implementó un modelo matemático (modelo teórico) con la finalidad de estimar cuanto resistirá la viga ante cargas de flexión para los distintos casos. Con el objeto de poder comparar estas estimaciones con los resultados en las pruebas físicas (modelo práctico).

 

 

FACYT 17-2012

“Transferencia de la Tecnología de Macrotúneles a Pequeños Agricultores en Tecpan, Chimaltenango y Santa Lucia Cotzumalguapa, Escuintla”

La tecnología de los macrotúneles es una forma innovadora y económica para la producción de hortalizas y otros cultivos bajo cubierta.  Los macrotúneles son estructuras flexibles en forma de arco, con un esqueleto de barras de aluminio y una tela biodegradable llamada Agryl. Esta tela puede mantener condiciones semi–controladas en el interior de los mismos, además de permitir el ingreso de luz.

El presente proyecto consistió en el apoyo financiero para realizar capacitaciones a pequeños y medianos agricultores en Tecpán, Chimaltenango y Santa Lucía Cotzumalguapa para mejorar la calidad y nivel de vida.  En enero 2013 se definió ampliar el alcance del proyecto, extendiéndose la cobertura a comunidades situadas en Santa Lucía Utatlán.  La ejecución del proyecto fue de un año, comenzando desde julio 2012. Se evaluaron comunidades en zonas como Santa Lucía Cotzumalguapa, Escuintla, Tecpán, Chimaltenango y otras del Altiplano Central.

El proyecto ha tenido mucha aceptación dentro de las comunidades, debido a que cuenta con un programa de apoyo integral en áreas necesarias para su crecimiento como empresarios y agricultores. Las capacitaciones realizadas incluyeron una parte teórica y una parte práctica para una completa preparación del tema.